Carl Wilhelm Petersen, född 1868 i Hamburg, död 1933 i Hamburg, var en jurist, politiker (Deutsche Demokratische Partei) som 1924-1930 och 1932-1933 var Hamburgs borgmästare. Petersen kom från en Hamburgfamilj där farfadern (1809–1892) var borgmästare i staden under 1800-talet och där hans bror blev borgmästare efter andra världskriget. Petersen växte upp i en välbärgad familj och han tog studenten i Kiel och studerade sedan juridik i Heidelberg. Han var med och grundade Deutsche Demokratische Partei 1919.